隧道无空洞衬砌台车的制作方法

本发明涉及一种隧道衬砌台车，特别是涉及一种台车拱顶衬砌结构。

背景技术：

用衬砌台车在隧道二次衬砌时，混凝土中存在空洞，会对其强度造成很大的影响，一般情况下衬砌台车容易在顶拱部分产生空洞，而且在灌注的过程中不易发现空洞，衬砌台车脱模时才发现空洞；甚至脱模后，看不见空洞，但是在混凝土内部已经有空洞。主要原因是：（1）衬砌台车灌注顶拱上面部分时，由于没有灌注窗，只有灌注口，灌注人员，不可能像在灌注窗，那样观察顶拱上面部分的灌注情况，即不能清楚地观察顶拱上面部分的灌注情况。（2）在钢筋较密的部位或预留孔洞和预埋件处，混凝土下料被搁住，未振捣就继续浇注上层混凝土。（3）泵送混凝土时，中间停止泵送时间太长。（4）混凝土流动性差。（5）混凝土离析，砂浆分离，石子成堆，严重跑浆，又未进行振捣，或者竖向结构干硬性混凝土一次下料过多、过厚，下料过高，振捣器振动不到，形成松散孔洞。（6）混凝土包含水、泥土或其他杂物。

在隧道二次衬砌时，如果发生空洞现象就需要拆除重新灌注，费时费力，成本高。为了避免上述情况发生，通常的做法是在衬砌台车最后灌注的一端，顶拱最高处安装一个摄像头，通过摄像头监控二次衬砌时混凝土在顶拱模板内的灌注情况，以防止产生空洞，但是由于模板较长（10米以上），衬砌台车顶拱最高处沿隧道纵向，一般均匀分布有4个灌注口，二次衬砌的每个灌注口，在灌注过程中，灌注口处的混凝土高，形成灌注口处高，灌注口周围低的坡度，摄像头就只能观察到靠近摄像头这一面的灌注情况，由于灌注口处的混凝土高，挡住了摄像头观察灌注口后面的灌注情况。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题：针对现在的观察手段不能观察到模板后半段浇筑情况的问题，提供了一种能够全方位观察拱顶二次衬砌的台车结构。

本发明技术方案：

一种隧道无空洞衬砌台车，包括衬砌台车，台车顶拱模板上有混凝土灌注孔和预埋注浆管，顶拱模板上分布有观察管。

顶拱模板顶部开孔，下方焊接固定法兰，固定法兰通过螺栓连接定位法兰，定位法兰中央有观察管的安装孔，安装孔下端有底盖，底盖中央开孔。

观察管顶部有一段观察窗，观察窗为环形的透明结构，观察窗内的立柱上安装有摄像头和照明灯。

观察管内设有操作杆，操作杆顶部安装有观察探头。

固定法兰或定位法兰上端面开设有滑槽，在滑槽中安装插板。

操作杆顶端连接堵板，观察管上端的外壁上有密封阶面，密封阶面和堵板内侧配合。

操作杆另一端端部铰接堵板，观察管上端的内壁面有密封环，堵板上表面和密封环下表面配合。

观察探头由摄像头和照明灯组成。

底盖通过螺纹和定位法兰连接。

底盖两侧有卡槽，定位法兰下端铰接有锁扣。

观察管和预埋注浆管交替布置。

观察管和注浆管设置在同一横截面上，沿圆周中间最高处是观察管，观察管的两侧各1根注浆管。

本发明有益效果：

在拱顶模板上安装观察管，观察探头从观察管伸进去观察模板中混凝土灌注情况，有效防止空洞的产生。可在模板上安装多个观察管，实现全方位监控。通过观察探头，能够看清楚空洞的大小，在进行空洞注浆前，还能够大概估算，填满空洞的注浆量，观察注浆量作为是否填满空洞的参考。

观察管的上端有堵板，用于拆除观察管时将上端密封，挡住混凝土不从观察管漏出。观察探头管退出顶拱模板时，采用插板关闭顶拱口挡住混凝土，观察管拆除后，混凝土不会漏出。

附图说明：

图1 为本发明整体示意图。

图2为实施例1中观察管的结构示意图。

图3 为实施例2和3中观察管的安装结构示意图。

图4为衬砌台车整体结构示意图。

图5为插板结构示意图。

图6为实施例4的布置示意图。

图7为实施例4中观察管的安装结构示意图。

图8为实施例4中观察管的密封结构示意图。

图9为实施例4中底盖6的安装结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

在衬砌台车的拱顶模板上开设观察孔和注浆孔，观察孔和注浆孔下方焊接固定法兰4，固定法兰4上焊接有螺栓，通过螺栓连接定位法兰5。固定法兰4上端面开设有滑槽，在滑槽和拱顶模板之间设置插板10，定位法兰5中央有定位筒6，筒壁上开设有插销孔，将观察管2插入定位筒16并穿过观察孔伸入到靠近隧道防水板11的地方。再注浆孔中安装注浆管1。

观察管2顶部有一段观察窗18，观察窗18为环形的透明结构，观察窗18内安装有摄像头和照明灯、步进电机和立柱17，摄像头和照明灯安装在水平步进电机轴上，该步进电机又安装在另一个垂直步进电机轴上，实现摄像头和照明灯360°水平旋转和15°上下旋转观察，垂直步进电机与立柱17连接，立柱17固定在观察管2上。观察管2下段侧壁上有定位孔，用于定位观察管2的高度，用插销19将观察管2及定位法兰5上的定位筒16连接在一起。

衬砌台车立模时，保证全部观察管2和注浆管1的位置，都在钢筋的空格中。

实施例2：

首先在衬砌台车的顶模打孔，除拱顶的二衬灌注孔3外，沿着拱顶模板纵向的最高处打3个拱顶注浆孔和2个观察孔，3个拱顶灌注孔依次为注浆孔、中间排气孔（备用注浆孔）、端模排气孔。在孔下焊接固定法兰4，固定法兰4上表面开设有滑槽，滑槽中安装插板10，插板10中央有孔，可以滑动插板10打开或关闭观察孔。固定法兰4通过螺栓连接定位法兰5，一种定位法兰5用于安装注浆管1，另一种定位法兰5用于安装观察管2，定位法兰5中央有观察管3或注浆管1的安装孔，用于安装观察管2的安装孔下端有底盖6，底盖6中央开孔，孔的直径比观察管3内径略小。底盖6两侧有卡槽，定位法兰5下端铰接有锁扣9，锁扣9是带螺母的有铰接螺栓，该螺栓头与定位法兰5铰接，不用取下螺母，就可以转动后和底盖6的卡槽配合将底盖6锁住。

衬砌台车立模时，保证全部观察管2和注浆管1的位置，都在钢筋的空格中。

台车和模板就位后，将准备好的 RPC 注浆管1和观察管2通过改造后的预留孔处进行“试穿”量测，确定 RPC 注浆管1的安装长度和检测二衬厚度是否满足设计要求，具体标准以 RPC 注浆管顶住防水板长度+2cm 为准。记录板上记录 RPC 管埋入深度，切割注浆管1和观察管2在 RPC 注浆管1顶住防水板后做好标记记录 RPC 管埋入深度：标记应为条线，一条为与二衬模板外模板的线（用来检测二衬厚度是否满足要求）；另一条为二衬模板外模板线+2cm，即 RPC 注浆管（排气管）的下料长度。观察管2比注浆管1短5cm左右。在注浆管1上端面开设十字槽。将注浆管1和观察管2分别安装到法兰中，并固定。注浆管1采用连接钢管固定，观察管2通过底盖6固定。观察管2内设有操作杆7，操作杆7上安装有观察探头12。操作杆7顶端连接堵板8，观察管2上端的外壁上有密封阶面，密封阶面和堵板8内侧匹配。观察探头12由摄像头和照明灯组成。把观察管2放入观察孔后，用底盖6托住观察管2，然后转动锁扣9，锁扣9和底盖6两侧卡槽配合将底盖6固定。

浇筑拱顶混凝土时，利用操作杆7控制观察探头12从观察管2顶部进行观察，监控混凝土的浇筑情况，观察探头12作360°水平旋转和15°上下旋转观察，采用步进电机22驱动观察探头水平和上下旋转，或者采用手动驱动观察探头水平和上下旋转。直至观察到混凝土接近观察管2上端，取下观察探头，取出观察管2，堵住观察孔继续浇筑直至注浆管1泌浆，停止灌注。

实施例3：本实施例是对现有的台车进行改造，改造及施工步骤如下：

（1）台车顶板开孔安装法兰

首先在衬砌台车的顶模打孔，除拱顶的二衬灌注孔3外，沿着拱顶模板纵向的最高处打3个拱顶灌注孔和2观察孔，3个拱顶灌注孔依次为注浆孔、中间排气孔（备用注浆孔）、端模排气孔。在五个孔下焊接固定法兰4。固定法兰4通过螺栓连接定位法兰5，一种定位法兰5用于安装注浆管1，另一种定位法兰5用于安装观察管2，定位法兰5中央有观察管3或注浆管1的安装孔，用于安装观察管的安装孔下端有底盖6，底盖6通过螺纹和定位法兰5连接。底盖6中央开孔，孔的直径比观察管3内径略小。定位法兰5上端面开设有滑槽，滑槽用于安装插板10，插板10中央有孔。衬砌台车立模时，保证全部观察管2和注浆管1的位置，都在钢筋的空格中。

（2）根据二衬几何要求使改造后的模板就位。

台车和模板后，将准备好的 RPC 注浆管1和观察管2通过改造后的预留孔处进行“试穿”量测，确定 RPC 注浆管1的安装长度和检测二衬厚度是否满足设计要求，具体标准以 RPC 注浆管顶住防水板长度+2cm 为准。

（3）记录板上记录 RPC 管埋入深度，切割注浆管1和观察管2

根据（2）中操作，在 RPC 注浆管1顶住防水板后做好标记记录 RPC 管埋入深度：标记应为条线，一条为与二衬模板外模板的线（用来检测二衬厚度是否满足要求）；另一条为二衬模板外模板线+2cm，即 RPC 注浆管（排气管）的下料长度。观察管2比注浆管1短5cm左右。在注浆管1上端面开设十字槽。将注浆管1和观察管2分别安装到法兰中，并固定。注浆管1采用连接钢管固定，观察管2通过底盖6固定。在观察管2上端加工密封阶面（斜面），观察管2内设有操作杆7，操作杆7上安装有观察探头12，观察探头12可作360°水平旋转和15°上下旋转观察，采用步进电机22驱动观察探头水平和上下旋转，或者采用手动驱动观察探头水平和上下旋转。操作杆7顶端连接堵板8，堵板8在观察管2外，观察管2上端有密封阶面，密封阶面和堵板8内侧匹配。观察探头12由摄像头和照明灯组成。

（4）二衬灌注孔3浇筑混凝土并观察灌注情况。

二衬混凝土应对称浇筑，左右两侧混凝土面高差不得超过 0.5m，前后高差不得超过 0.6m，混凝土浇筑应逐窗逐层自模板窗口灌入，由下向上，对称分层，倾落自由高度不超过 2m。浇筑拱顶混凝土时，将观察探头从观察管2伸入到顶部进行观察，监控混凝土的浇筑情况，直至观察到混凝土接近观察管2上端，操作杆7下拉，利用堵板8将观察管2上端密封，取出观察管2时在定位法兰5上端面滑槽和固定法兰4之间插入插板10，防止浆液流出。继续浇筑直至注浆管1泌浆，停止灌注。

（5）注浆液制备及带模注浆。

拱顶注浆原则上按照从低端往高端开始注浆。二衬混凝土浇筑完成 后2～3h 后进行，注浆材料采用充填砂浆，水灰比为 0.18；注浆采用专用的制浆注浆一体机进行操作。浆液要求连续拌制，拌制过程中严格监控材料用量，确保浆液的质量。利用注浆管1对二次衬砌背后与防水板间脱空区进行注浆，防止二衬拱顶脱落及混凝土不密实。

实施例4：

本实施例中的拱顶模板上有4个灌注孔3，首先在衬砌台车的顶模打孔，在二衬灌注孔3之间及拱顶模板两端打五组孔，孔下安装关闭装置。每组三个孔，中间为观察孔，两侧为注浆孔，三个孔分布在同一个圆周上。在孔下焊接固定法兰4，固定法兰4上表面开设有滑槽，滑槽中安装插板10，插板10中央有孔，可以滑动插板10打开或关闭观察孔。固定法兰4通过螺栓连接定位法兰5，一种定位法兰5用于安装注浆管1，另一种定位法兰5用于安装观察管2，定位法兰5中央有观察管3或注浆管1的安装孔，用于安装观察管2的安装孔下端有底盖6，底盖6中央开孔，孔的直径比观察管3内径略小。底盖6两侧有卡槽，定位法兰5下端铰接有锁扣9。衬砌台车立模时，保证全部观察管2和注浆管1的位置，都在钢筋的空格中。

台车和模板就位后，将准备好的 RPC 注浆管1和观察管2安装到台车上。在注浆管1上端面开设十字槽。将注浆管1和观察管2分别安装到法兰中，并固定。注浆管1采用连接钢管固定，观察管2通过底盖6固定。观察管2内设有操作杆7，操作杆7上端安装有观察探头12，操作杆7下端通过球头铰接堵板8，观察管2上端的内壁面有密封环，密封环下表面和堵板8上表面配合。观察探头12由摄像头和照明灯组成, 采用步进电机22驱动观察探头12水平和上下旋转，或者采用手动驱动观察探头12水平和上下旋转。把观察管2放入观察孔后，用底盖6托住观察管2，然后转动锁扣9，锁扣9和底盖6两侧卡槽配合将底盖6固定。

浇筑拱顶混凝土时，利用操作杆7控制观察探头从观察管2顶部进行观察，监控混凝土的浇筑情况，直至观察到混凝土接近观察管2上端，取下观察探头12，将操作杆7反过来插入观察管2，将操作杆7上铰接的堵板8顶到观察管2顶部，封住观察管2，转动锁扣9，取下底盖6，拔下观察管2，堵住观察孔继续浇筑直至注浆管1泌浆，停止灌注。